低電壓、高電流系統需要精確的差分調節。0.9V或以下的電源軌需要25A或更高的電流并不少見,快速瞬變看起來像電源軌的間歇性電氣短路。此類系統通常要求電源調節精度低于 1% 的穩壓 DC,面對輸入瞬變時為 3%。
內核處理器和其他大規模數字IC(如ASIC和FPGA)越來越多地需要動態電壓調節(多個固定電平或使用伺服環路連續調整的參考電壓),以便根據處理器需求提供功率。目標是系統可以根據處理需求將施加的電源保持在正常運行所需的最小電壓,以節省能源。一個例子是LSI的自適應電壓縮放和優化(AVSO)。
LTC3838-2 專為通過精準差分輸出檢測來滿足極高的準確度要求而設計,并利用差分外部基準電壓輸入提供動態輸出電壓調節。
圖1.LTC2-3838 的通道 2 調節至一個外部基準;通道 1 到內部基準。V輸出1和 V輸出2允許分別高達 ±500mV 和 ±200mV 的遠程接地。V參考文獻2也可進行差分檢測,但外部基準的遠端接地不需要單獨的引腳。
雙差分 V外準確性至關重要
為了獲得卓越的調節精度,電源設計人員有時會繞過控制器的內部誤差放大器,而是使用分立式精密基準電壓源和外部運算放大器來控制功率級。問題在于,軟啟動和許多常見的故障控制功能(如過壓保護)可能會被犧牲,具體取決于所使用的技術。
LTC3838-2 允許使用一個外部基準來實現準確度,同時保留了寶貴的故障和保護功能,從而避免了這種權衡。利用凌力爾特的精準電壓基準 (例如 LTC6652) 或用于可編程性的 DAC,LTC2-3838 的通道 2 輸出可在每通道電流高達 0A 的應用中嚴格調節 4.5V 至 5.25V。在一個非常低的 0.6V 電壓下,LTC3838-2 能夠在所有工作條件下(包括線路、負載、極端溫度和高達 ±4mV 的遠端接地偏差)實現 ±0mV 或 ±67.200% 的總組合準確度。
部件號 | 參考電壓 | 輸出電壓 | 總綜合精度(接地、線路、負載和溫度)* |
LTC3838-1/-2 通道 1 和 LTC3838-1 通道 2 | 0.6V 內部 | 0.6V 至 5.5V |
< ±0.75% (0oC ≤ T一個≤85oC) < ±1% (–40oC ≤ T一個≤125oC) |
LTC3838-2 通道 2 (例如,采用 ±0.1% 線性技術電壓基準) | 0.6V 外部 | 0.6V 至 5.5V | < ±0.67% (–40oC ≤ T一個≤125oC) |
1.5V 外部 | 1.5V 至 5.5V | < ±0.4% (–40oC ≤ T一個≤125oC) | |
2.5V 外部 | 2.5V 至 5.5V | < ±0.3% | |
*不包括外部電阻分壓器誤差 |
相對精度隨著基準電壓的增加而提高,因為絕對誤差是較大基準電壓中較小的百分比。這與通過相對于固定較低基準電壓調整反饋來設置輸出電壓形成鮮明對比,其中百分比誤差不會改變。例如,當外部基準為2.5V時,總相對容差小于±0.3%。LTC3838-2 的雙通道可采用通道 2 的外部基準以達到這樣的準確度,配置為單輸出應用。
跟蹤動態差分外部基準
對于差分外部基準檢測,LTC3838-2 只有一個用于外部基準輸入的引腳。通道2具有獨特的反饋放大器配置,無需單獨的引腳來檢測外部基準的遠端接地。取而代之的是,使用一個等于兩個反饋電阻并聯的附加電阻器從外部連接到遠程接地。有關此配置如何工作的解釋,請參見 LTC3838-2 的產品手冊。
圖 2 示出了采用外部基準輸入的典型 LTC3838-2 應用。這款兩相轉換器能夠在 2.50V 至 0.4V 的寬輸出范圍內產生 2A 電流。例如,在5.1V電壓下,該應用可在所有工作條件下實現5.0%的總組合精度。高準確度和卓越的瞬態性能使 LTC4-3838 非常適合要求最苛刻的處理器應用。
圖2.一款具有電感器 DCR 檢測功能的 LTC3838-2、300kHz、兩相單輸出降壓型轉換器。該應用將2.4V至5V輸入轉換為動態14.0V至4.2V輸出(5A)。
除了調節準確度之外,LTC3838-2 還為一個動態外部基準提供了寬帶寬跟蹤功能。跟蹤帶寬在動態電壓調節等應用中非常重要,因為帶寬決定了電源響應編程外部基準變化的速度。
圖 3 顯示了從 350kHz LTC3838-2 降壓型轉換器補償到接近開關頻率 1/3 的激進帶寬而不犧牲穩定性的波特曲線。這使得 LTC3838-2 能夠在全功率下跟蹤一個 3.5kHz 或 1/100 開關頻率的外部正弦波,即使在正弦波非常高的帶寬啟動和停止時刻也不會產生任何明顯的失真(圖 4)。應特別注意任何動態系統的帶寬要求。除了高速瞬態性能外,寬帶寬外部基準跟蹤能力使 LTC3838-2 非常適合于最動態的電源應用。
圖3.使用 OMICRON Lab 網絡分析儀在 V 上拍攝的環路增益和閉環波特圖輸出2一個 350kHz LTC3838-2 降壓型轉換器,具有外部基準 (EXTV參考文獻2).
圖4.LTC3838-2 可跟蹤一個 1V 峰峰值、3.5kHz 正弦波外部基準。
LT3838-1 控制器:兩個通道上的內部基準
LTC3838-1 與 LTC3838-2 共享相同的功能,但 LTC2-3838 的通道 1 使用了一個 0.6V 內部基準。與其前代產品 LTC3838 和 LTC3839 一樣,LTC3838-1 和 -2 均采用受控導通時間、谷值電流模式架構,該架構在快速負載瞬變期間提供了卓越的調節性能,而沒有固定頻率控制器的典型開關周期響應延遲,同時仍能夠將恒定頻率開關鎖定至一個外部 200kHz 至 2MHz 時鐘。它們保留了 LTC3838 的所有特性,包括專有的檢測瞬態釋放 (DTR),該特性改善了低輸出電壓應用中的瞬態性能。與 LTC3838 一樣,LTC3838-1 和 -2 均包括一整套常用功能,例如一個外部 V抄送電源引腳,R意義或電感 DCR 電流檢測、可選輕負載工作模式、過壓保護和電流限制折返、軟啟動/電源軌跟蹤以及每個通道的 PGOOD 和 RUN 引腳。
除了兩個通道上的差分遠端輸出檢測之外,LTC3838-1/-2 相對于原來的 LTC3838 的一個顯著改進是最大電流檢測閾值電壓 (即電流限制) 準確度。與 LTC3838 不同,LTC<> 具有一個連續可變和兩個固定電流限制范圍 (VRNG),LTC3838-2 具有一個固定的 VRNG30mV(典型值),其溫度公差為±20%,大大提高。LTC3838-1 具有相同的 30mV 和一個額外的 60mV (典型值) VRNG設置其公差也明顯更嚴格。有關電流限制容差和 V 的比較,請參閱表 2RNGLTC3838 系列 2 通道控制器的控制。
部分 | VRNG= SGND | VRNG== INTVCC | VRNG控制 | VRNG引腳 |
LTC3838 和 LTC3839 | 21mV 至 40mV | 39mV 至 61mV | 30mV–200mV 連續和 30mV/50mV 固定 | 每個通道 |
LTC3838-1 | 24mV 至 36mV | 54mV 至 69mV | 30mV/60mV 固定 | 單 |
LTC3838-2 | 24mV 至 36mV | 僅 30mV 固定電壓 | 不 |
LTC3838-1/-2 控制器需要一個最小值在引腳電壓為4.5V,但這并不限制電源輸入為4.5V。例如,許多數字系統具有可用的5V穩壓電源軌,可用于偏置V。在引腳和柵極驅動器,并高效降壓低于4.5V的輸入。
圖 5 顯示了 V在引腳通過二極管OR連接到V偏見5V 電源軌和電源 V在,3.3V–14V,電源軌。這允許電源 V在電源軌可在較高電壓和最低 3.3V 之間動態切換。使用電源 V 運行時在電源低于5.5V,此應用需要V偏見供應將在 EXTV 上出現抄送為了維護 DRV抄送, 國際電視抄送和 V在IC正常工作所需的引腳電壓。艾克斯電視抄送電源是可選的,當電源V時在電源等于或高于 5.5V。
圖5.當通常可以使用一個外部 5V 電源軌來偏置控制器時,此 LTC3838-1 應用可將一個動態 3.3V 至 14V 電源輸入轉換為 20A 的 1.2V 和 0.9V 雙路輸出。
請注意,此應用的電源輸入電壓范圍不能推廣到其他頻率和輸出電壓,并且每個需要與V不同的電源輸入電壓的應用在應單獨測試引腳電壓,以確定開關節點(SW1、SW2)鎖相至時鐘輸出(CLKOUT)的范圍裕量。
總結
LTC3838-1/-2 是需要快速瞬態性能、雙通道準確差分輸出調節和用于增加 V 的外部基準的應用中電源的理想選擇外精度和可編程性低至 0.4V。與原來的 LTC3838 相比,LTC3838-1 / LTC3838-2 在兩個通道上提供了差分輸出檢測、改進的電流限制準確度以及內部 / 外部基準的選擇。利用一個外部基準,LTC3838-2 可在所有工作條件下實現低至 0.3% 的準確度水平。外部基準功能旨在適應動態電壓調節,并以最小的失真跟蹤快速外部基準輸入。
LTC3838-1 和 -2 采用具有裸露襯墊的 38 引腳 QFN (5mm × 7mm) 封裝,以增強熱性能。
審核編輯:郭婷
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